Microbiologia

Vibrio colera

Vibrio colera è un batterio gram negativo, a forma di virgola, dotato di un singolo flagello che gli permette di muoversi agilmente in ambienti acquosi. Questo batterio causa il colera, una malattia diarroica acuta che può essere letale se non trattata adeguatamente.

Il vibrio colera è classificato in base alla struttura del suo lipopolisaccaride O in oltre 200 sierogruppi. Tra questi, solo i sierogruppi O1 e O139 sono noti per causare epidemie di colera. Il siero gruppo O1 è ulteriormente diviso in classico ed El Tor, con quest'ultimo più diffuso.

Il batterio ha una sopravvivenza e resistenza elevata in acqua contaminata e può causare infezioni asintomatiche, rendendo molti portatori capaci di diffondere il batterio. Il vibrio colera produce emolisina, una sostanza che distrugge i globuli rossi contribuendo alla sua virulenza.

I sintomi del colera includono diarrea acquosa spesso descritta come "acqua di riso" per il suo aspetto, accompagnata da vomito e crampi muscolari. La rapida perdita di liquidi ed elettroliti può portare a disidratazione, shock e morte. La produzione di tossina colerica è una proteina esotossica che stimola le cellule dell'intestino tenue a secernere grandi quantità di acqua e sali.

Enterobatteri

Gli enterobatteri sono gram negativi, di forma a bastoncello, presenti nell'intestino umano e animale. Sono ubiquitari, presenti anche in acqua, suolo o vegetazione.

Escherichia coli è parte della flora intestinale e ha un ruolo benefico nella digestione e nella sintesi di vitamine come la vitamina K. Tuttavia, alcuni ceppi sono patogeni e possono causare malattie:

• Enterotossigeno: Causa comune della "diarrea del viaggiatore" e di "diarrea infantile" nei paesi in via di sviluppo. Produce tossine che inducono le cellule dell'intestino tenue a produrre molta acqua e sali, causando diarrea acquosa.
• Enteroemorragico: Il ceppo più noto è l'O157, che può causare gravi coliti emorragiche. Produce la tossina shiga, che danneggia le cellule endoteliali dei capillari, specialmente nei reni.

Salmonella causa infezioni alimentari ed è nota per il suo sistema di secrezione di tipo 3, che permette al batterio di iniettare delle proteine effettorie nelle cellule ospiti, manipolandone la funzione e facilitando invasione e sopravvivenza intracellulare. I principali tipi di interesse medico sono Enterica e Bongori.

Enterica è divisa in molti sierotipi, i più rilevanti sono:

• Typhi: Agente causale della febbre tifoide, trasmessa attraverso l'ingestione di acqua o cibo contaminati. Può invadere il flusso sanguigno.
• Typhimurium: Sierotipo non-tifoidale responsabile della gastroenterite da salmonella (diarrea, vomito, febbre, crampi addominali). Trasmissione avviene attraverso cibo contaminato come uova crude e prodotti come latte e formaggi.

Spirochete

Le spirochete sono batteri gram negativi a forma elicoidale dotati di flagelli che conferiscono motilità. Treponema pallidum è una spirocheta ultrasottile che non si vede al microscopio ottico senza particolari colorazioni come l'Argentica. È un batterio a crescita lenta con un tempo di duplicazione di circa 30 ore. La trasmissione avviene sessualmente o durante la gravidanza (sifilide congenita).

Le fasi della sifilide includono:

• Primaria: Comparsa di un’ulcera detta chancre indolore nel sito di infezione (genitali, retto o bocca). Guarisce spontaneamente entro 3-6 settimane. Il batterio si moltiplica.
• Secondaria: Dopo settimane o mesi dalla guarigione dalla fase primaria. Sintomi come rash cutaneo spesso su palmi delle mani e piante dei piedi, febbre, mal di gola. Questa fase può durare anche diversi mesi.
• Latente: In questa fase non ci sono sintomi clinici visibili ma il batterio è latente; la malattia può riattivarsi e diventare infettiva (nei primi due anni). La sifilide latente tardiva non è generalmente infettiva.
• Terziaria: Anche anni dopo l’infezione iniziale e può causare gravi danni a vari organi o tessuti (aneurismi, demenza, paralisi).

Retrovirus

I retrovirus sono virus a RNA che si replicano attraverso un processo unico che coinvolge l'enzima trascrittasi inversa.

Caratteristiche generali

• Hanno un genoma a RNA a polarità positiva, costituito da una singola elica con due copie.
• Per replicarsi, il loro RNA deve essere convertito in DNA attraverso la trascrittasi inversa, un enzima che permette al DNA virale di integrarsi nel DNA dell'ospite.
• Struttura: Hanno un envelope (rivestimento esterno) e un capside icosaedrico (struttura proteica interna).

Trascrittasi inversa

La trascrittasi inversa è cruciale per la replicazione dei retrovirus. Ha due funzioni principali:

• Sintesi di DNA: Converte l'RNA virale in DNA a doppia elica.
• Degradazione dell'RNA: Degrada l'RNA preesistente. Poiché non ha attività di proofreading, introduce frequenti mutazioni.

Organizzazione dei retrovirus

• Sequenze Ripetute (R): Si trovano alle estremità del genoma virale.
• LTR (Long Terminal Repeat): Formate dalla combinazione di U5, U3 e R, contengono segnali per l'inizio e la trascrizione degli mRNA.

Fasi della retrotrascrizione

La trascrittasi inversa inizia la sintesi di un breve pezzo di DNA complementare all'RNA virale, che poi si degrada. Successivamente, la sintesi del DNA continua fino al completamento del DNA complementare.

HIV (Human Immunodeficiency Virus)

Tipi di HIV:

• HIV-1: Diffuso globalmente, responsabile della maggior parte dei casi di AIDS.
• HIV-2: Presente principalmente in Africa occidentale, Caraibi e Sud America, meno virulento.

Ciclo replicativo dell'HIV

1. Ancoraggio: Il virus si lega al recettore CD4 e al corecettore CCR5 sulla cellula ospite.
2. Fusione: La membrana virale si fonde con quella cellulare.
3. Retrotrascrizione e integrazione: Il genoma virale si integra nel DNA cellulare.
4. Trascrizione e traduzione: Produzione di nuovi virioni.
5. Assemblaggio e rilascio: I nuovi virioni vengono assemblati e rilasciati dalla cellula infetta.

Patogenesi dell'HIV e terapie

L'infezione da HIV porta all'AIDS, caratterizzato da una drastica riduzione dei linfociti T CD4+ e dalla compromissione del sistema immunitario, con conseguenti infezioni opportunistiche e neoplasie.

Genoma dell'HIV

• Geni principali:
  • gag: Codifica per le proteine strutturali del virus (p24, p7).
  • pol: Codifica per enzimi essenziali (trascrittasi inversa, integrasi, proteasi).
  • env: Codifica per le glicoproteine di superficie (gp120, gp41) coinvolte nell'ingresso del virus nelle cellule ospiti.
• Geni regolatori:
  • tat: Aumenta la produzione di RNA virale.
  • rev: Regola il trasporto dell'RNA virale dal nucleo al citoplasma.
• Geni accessori:
  • nef: Modula la riduzione del CD4 e del MHC-I, favorendo la sopravvivenza del virus.
  • vif: Inibisce l'enzima APOBEC3G dell'ospite, prevenendo mutazioni nel genoma virale.
  • vpr: Arresta il ciclo cellulare delle cellule infette in fase G2, favorendo la replicazione virale.
  • vpu: Promuove la degradazione del CD4 e facilita il rilascio dei virioni dalla cellula infetta.

Genoma degli herpes virus

Tipo: DNA a doppio filamento lineare (dsDNA).

Lunghezza: Variabile, tra 120 e 230 kilobasi.

Geni:

• Geni immediatamente precoci (alfa): Regolano la trascrizione e la replicazione virale.
• Geni precoci (beta): Involti nella replicazione del DNA virale e nella sintesi di altre proteine virali.
• Geni tardivi (gamma): Codificano per proteine strutturali che compongono il virione.

Funzioni principali dei geni

• Geni regolatori: ICP0, ICP4, ICP27, ICP22.
• Geni di replicazione: UL30 (DNA polimerasi), UL42 (co-fattore della DNA polimerasi), UL5, UL8, UL52 (elicasi-primasi).
• Geni strutturali: Codificano per proteine del capside (VP5), della tegumenta (VP16), e della membrana (gB, gC, gD).

Ortomyxovirus

Gli ortomixovirus sono virus a RNA a singolo filamento negativo, noti principalmente per causare l'influenza, una malattia respiratoria molto diffusa a livello globale. Appartengono alla famiglia Orthomyxoviridae e includono i virus dell'influenza A, B e C.

Questi virus presentano una struttura complessa. Sono avvolti da un envelope lipidico arricchito da glicoproteine di superficie, come l'emagglutinina (HA) e la neuraminidasi (NA), che giocano un ruolo cruciale nell'infezione delle cellule ospiti. Il capside, che può essere filamentoso o sferico, circonda il genoma virale.

Gli ortomixovirus causano l'influenza, che può variare da una forma lieve a grave o persino fatale. I sintomi comuni includono febbre, tosse, mal di gola, congestione nasale, mal di testa, affaticamento e dolori muscolari. Le complicazioni più severe possono includere la polmonite, particolarmente per i gruppi ad alto rischio come anziani, bambini piccoli e persone immunodepresse.

I virus dell'influenza sono classificati in tre principali tipi: A, B e C. Il tipo A può infettare diverse specie animali e presenta vari sottotipi basati su differenze antigeniche delle proteine HA e NA. Esistono 16 varianti di HA (H1-H16) e 9 varianti di NA (N1-N9). Il tipo B è specifico per gli esseri umani e causa epidemie influenzali, mentre il tipo C, anch'esso specifico per gli esseri umani, è raro e ha una diffusione limitata alle aree urbane.

Due meccanismi fondamentali attraverso i quali i virus dell'influenza evolvono sono l'antigenic drift e l'antigenic shift. L'antigenic drift consiste in mutazioni genetiche minori che portano a cambiamenti nelle proteine di superficie del virus. Questo fenomeno richiede aggiornamenti regolari dei vaccini influenzali per mantenere la loro efficacia. L'antigenic shift, invece, implica lo scambio di segmenti genomici tra virus diversi che infettano la stessa cellula, portando alla comparsa di nuovi sottotipi virali. Questo può causare pandemie influenzali gravi.

Genoma

• Tipo: RNA
• Lunghezza: Circa 13.5 kilobasi
• Struttura: Segmentato, composto da 7-8 segmenti di RNA a singolo filamento negativo (-ssRNA).

Segmenti

• PB2, PB1, PA: Componenti della RNA polimerasi.
• HA (emoagglutinina): Facilita l'attacco e l'ingresso del virus nelle cellule ospiti.
• NP (nucleoproteina): Avvolge l'RNA virale, formando il ribonucleo proteinico.
• NA (neuraminidasi): Facilita il rilascio delle particelle virali mature.
• M (proteine di matrice M1 e canale ionico M2): Involte nella morfogenesi e nel rilascio del virus.
• NS (proteine non strutturali NS1 e NS2): Modulano la risposta immunitaria dell'ospite e la trascrizione virale.

Papillomavirus

Il virus del papilloma umano (HPV) comprende più di 100 diversi genotipi, suddivisi in 16 generi che vanno da α a π. La maggioranza dei genotipi umani appartiene al genere α, con un tropismo per le mucose, mentre i generi...